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基于T細胞和NK細胞的癌癥協(xié)同免疫療法

2024-10-18 點擊量：564

前言

腫瘤異質性是包括免疫療法在內癌癥治療方法面臨的主要挑戰(zhàn)之一。異質性可通過獲得新突變而產(chǎn)生，從而產(chǎn)生抗治療腫瘤亞克隆。此外，癌細胞可以通過改變其細胞狀態(tài)來適應治療壓力。因此，我們面臨的任務是如何積極設計免疫療法，防止耐藥腫瘤細胞的選擇。

T細胞和自然殺傷（NK）細胞在腫瘤免疫中具有互補作用，這些淋巴細胞群體使用不同的識別策略來識別癌細胞，NK細胞可以殺死逃脫CD8+T細胞識別的癌細胞。因此T細胞和NK細胞的雙重攻擊為加深免疫治療的影響提供了機會。最近的研究還表明，NK細胞在向腫瘤招募樹突狀細胞中發(fā)揮重要作用，從而增強CD8+T細胞應答的誘導，而T細胞分泌的IL-2激活NK細胞。

有趣的是，T細胞和NK細胞還共享幾種重要的抑制和激活受體，這些受體可以作為增強T細胞和NK-細胞免疫作用的靶點。這些抑制性受體配體系統(tǒng)包括CD161-CLEC2D、TIGIT-CD155和NKG2A/CD94-HLA-E。此外，基于抑制和激活細胞因子的新的治療策略也可以發(fā)揮T細胞和NK細胞的協(xié)同作用，這些基于T細胞和NK細胞協(xié)同作用的療法將深刻影響目前的癌癥免疫治療。

T細胞和NK細胞識別腫瘤細胞的分子邏輯

T細胞和NK細胞在腫瘤細胞識別的分子機制上有根本不同。T細胞通過TCR介導的MHC結合肽抗原識別腫瘤細胞。T細胞的所有關鍵功能都在TCR的控制下，包括細胞毒性、細胞因子產(chǎn)生和增殖。因此，腫瘤可以通過下調或丟失MHC-I表達逃避CD8+T細胞的作用。

相反，NK細胞利用一系列激活和抑制受體來識別應激和轉化的細胞，如NKG2D、NKp46、NKp30和NKp44受體。與T細胞相比，NK細胞識別腫瘤細胞不依賴于任何唯一的激活受體，這一事實為識別應激和轉化的細胞提供了更大的靈活性。因此，T細胞和NK細胞對腫瘤細胞施加不同的選擇壓力，為T細胞和NK細胞雙重靶向腫瘤提供了理論依據(jù)。

T細胞和NK細胞的共享受體

T細胞和NK細胞從生物學上經(jīng)常被認為是適應性免疫識別和固有免疫識別的嚴格區(qū)分。然而，NK細胞和CD8+T細胞的受體-配體系統(tǒng)也存在大量重疊。因此，CD8+T細胞和NK細胞表達的活化和抑制受體提供了使它們參與協(xié)同抗腫瘤免疫的機會。

CD161及其配體CLEC2D

CD161受體屬于C型凝集素受體家族，并形成同源二聚體。它最初被鑒定為NK細胞上的一種抑制性受體，其阻斷對表達CLEC2D配體的腫瘤細胞的殺傷。最近，CD161也被確定為腫瘤浸潤T細胞的重要抑制受體。

CLEC2D是一種C型凝集素受體，在幾種人類癌癥的腫瘤細胞和浸潤性髓系細胞上表達。CLEC2D在生發(fā)中心B細胞中高水平表達。因此，起源于生發(fā)中心B細胞的B細胞淋巴瘤可以表達高水平的CLEC2D，包括濾泡性淋巴瘤、伯基特淋巴瘤和具有生發(fā)中心B-細胞樣基因表達特征的彌漫性大B細胞淋巴瘤亞型。在Toll樣受體（TLR）激活后，DC和B細胞也表達CLEC2D。因此，靶向這種抑制性受體可以增強T細胞和NK細胞的抗腫瘤活性。

NKG2A/CD94及其配體HLA-E

HLA-E是一種非經(jīng)典MHC Ib分子，與NK細胞和CD8+T細胞亞群表達的抑制性NKG2A/CD94受體結合。在許多實體瘤中，HLA-E在腫瘤細胞過表達，并且在腫瘤浸潤巨噬細胞和DC上也檢測到這種蛋白的表達。NKG2A/CD94受體由大多數(shù)循環(huán)和腫瘤浸潤的NK細胞組成性表達。雖然只有一小部分血液CD8+T細胞表達NKG2A/CD94，但其表達會在共表達PD-1和其他抑制性受體的腫瘤浸潤CD8+T細胞中上調。

CD226受體和抑制性對應受體TIGIT、CD96和PVRIG

CD226受體是NK細胞和CD8+T細胞表達的重要共刺激受體。這種激活性受體的主要配體CD155在人類癌細胞中廣泛表達，此外，CD226還與第二配體PVRL2（CD112）結合。有趣的是，激活CD226受體的活性被三種抑制性受體TIGIT、CD96和PVRIG拮抗。TIGIT和CD96抑制性受體對共有CD155配體的親和力高于CD226，并且可以在配體結合方面勝過CD226。

在這三種抑制性受體中，TIGIT的研究最為廣泛。TIGIT由NK細胞、CD8+T細胞和調節(jié)性T細胞（Tregs）表達。TIGIT在不同實體瘤和淋巴瘤中的腫瘤浸潤CD8+T細胞高表達。TIGIT也是NK細胞中的一種重要抑制受體，并導致腫瘤中的NK細胞功能障礙。PD-1和TIGIT都抑制CD226，但通過不同的機制：PD-1在CD226的胞質結構域中去磷酸化Tyr-322，而TIGIT在CD155結合方面超過CD226。

CD96和PVRIG受體的研究較少。在小鼠模型中，CD8+T細胞或NK細胞中CD96受體的失活增強了抗腫瘤免疫，但其在人類細胞中的作用尚不清楚。PVRIG也由T細胞和NK細胞表達，其主要配體是PVRL2。

NKG2D受體及其應激誘導配體

NKG2D受體由人NK細胞、CD8+T細胞和先天性T細胞（NKT細胞和γδT細胞）表達。激活后，NKG2D通過銜接蛋白DAP10發(fā)出信號，誘導NK細胞、γδT細胞和NKT細胞的穿孔素依賴性細胞裂解；它還為CD8+T細胞提供共刺激信號。

NKG2D受體識別一組受應激和轉化細胞上調的配體。在人類中，這些配體包括MICA/MICB和ULBP1-6蛋白；在小鼠中，這些配體包括Rae1α–ε、H60a–c和Mult1。這種受體-配體系統(tǒng)對腫瘤免疫很重要，因為這些配體被DNA損傷和cGAS STING信號上調，但很少被健康細胞表達。本質上，NKG2D配體的上調標志著應激細胞被細胞毒性淋巴細胞清除。NKG2D配體的表達經(jīng)常在多種實體瘤和血液瘤中檢測到，包括前列腺癌、卵巢癌和乳腺癌以及黑色素瘤和多發(fā)性骨髓瘤。

MICA/B的蛋白水解脫落通過顯著降低腫瘤細胞表面上這些刺激性NKG2D配體的密度而導致免疫逃逸。二硫異構酶ERp5參與脫落的啟動：它破壞MICA/Bα3結構域中的結構二硫鍵，使其可通過ADAM-10/17和MMP14進行蛋白水解。脫落MICA與許多人類癌癥的疾病進展密切相關，但在健康受試者的血清中未檢測到。

NK細胞-DC細胞-T細胞軸

NK細胞不僅充當細胞毒性效應細胞，還可以將DC細胞招募到實體瘤中，從而形成T細胞介導的腫瘤免疫。傳統(tǒng)DC目前分為兩個主要子集，cDC1和cDC2。通過將凋亡腫瘤細胞的細胞相關抗原呈遞給CD8+和CD4+T細胞，cDC1亞群對保護性抗腫瘤免疫至關重要。除了這種傳遞作用外，cDC1還通過招募和激活腫瘤特異性CD8+T細胞在腫瘤中發(fā)揮關鍵作用。

兩項主要研究表明，NK細胞在向腫瘤募集cDC1中起著關鍵作用。第一項研究表明，NK細胞分泌趨化因子，介導cDC1募集到腫瘤中，特別是XCL1、XCL2和CCL5。這是一個重要的發(fā)現(xiàn)，因為cDC1選擇性表達XCL1/2的XCR1趨化因子受體。第二項研究側重于FLT3配體，這是一種調節(jié)DC分化和存活的關鍵細胞因子。在NK細胞中檢測到這種重要細胞因子的表達。研究顯示， NK細胞（而不是T細胞）的清除大大減少了cDC1向腫瘤的募集。這些研究證明了腫瘤中NK細胞和T細胞反應之間的重要聯(lián)系：NK細胞募集并支持DC的存活，而DC又對T細胞介導的腫瘤免疫至關重要。

靶向T細胞和NK細胞協(xié)同作用的免疫治療方法

癌癥疫苗

大多數(shù)當前的癌癥疫苗都關注肽表位，由于個體之間MHC等位基因的巨大多樣性，需要個性化設計。此外，細胞毒性T細胞施加巨大的選擇壓力，導致MHC-I表達下調或缺失的腫瘤克隆出現(xiàn)。

一種引發(fā)T細胞和NK細胞雙重攻擊的疫苗可以防止MHC-I缺陷型腫瘤克隆的出現(xiàn)，因為MHC-I表達的缺失使腫瘤細胞更容易被NK細胞殺死。人類腫瘤通過活化的MICA和MICB配體在腫瘤細胞上的蛋白水解脫落來逃避活化NKG2D受體的識別。靶向參與蛋白水解脫落的MICA/Bα3結構域的癌癥疫苗誘導高滴度抗體，可以抑制脫落并增加腫瘤細胞表面MICA/B蛋白的密度。該疫苗誘導多種T細胞和NK細胞群體顯著歸巢小鼠腫瘤。

這種疫苗誘導的抗體在抗腫瘤免疫應答中發(fā)揮著重要作用：腫瘤結合的MICA/B抗體增強了DC對CD8+T細胞的腫瘤抗原交叉呈遞，并通過激活NK細胞上的CD16-Fc受體增加了NK細胞介導的腫瘤細胞殺傷。

靶向抑制性細胞因子

TGF-β是一種主要的免疫抑制細胞因子，可有效抑制腫瘤內的T細胞和NK細胞功能。TGF-β強烈抑制T細胞增殖和效應器功能。在NK細胞中，TGF-β信號抑制mTOR調節(jié)的關鍵代謝程序，從而抑制增殖和細胞毒性。TGF-β還抑制腫瘤浸潤NK細胞的多種活化受體的表達，包括NKG2D受體。

PGE2在免疫抑制中起著重要作用，也與增強癌細胞存活和侵襲性有關。環(huán)氧化酶（COX）-1和2是PGE2合成的關鍵酶，在許多人類癌癥中經(jīng)常過表達。通過Ptgs1和Ptgs2基因的失活抑制小鼠黑色素瘤細胞系中PGE2的合成，導致TME從促腫瘤細胞因子（IL-1β和IL-6）向抗腫瘤的細胞因子/趨化因子（IL-12、IFN-γ和CXCL10）轉變。重要的是，CD103+cDC1在這些Ptgs1/2^?/?小鼠的TME中顯著增加，而NK細胞通過分泌XCL1和CCL5在cDC1的募集中發(fā)揮核心作用。

工程化刺激性細胞因子

幾種主要的細胞因子同時作用于T細胞和NK細胞，包括IL-2、IL-12、IL-15和IL-18，為增強T細胞和NK細胞功能提供了機會。例如，NKTR-214是一種聚乙二醇形式的IL-2，在一項1期臨床試驗中，NKTR-214單藥治療，26名患者中有14名（53.8%）疾病穩(wěn)定，循環(huán)CD4+T細胞、CD8+T細胞和NK細胞大量增殖。

同時，IL-15作為治療藥物也在大力開發(fā)中，因為它激活效應T細胞和NK細胞，但不激活Treg。IL-15對記憶性T細胞的存活很重要，并誘導NK細胞增殖和活化。在一項血液惡性腫瘤復發(fā)患者的1期臨床試驗中，IL-15超級激動劑ALT-803在19%的治療患者中誘導了治療反應。與其作用機制一致，ALT-803誘導血液中NK細胞和CD8+T細胞的顯著增殖，并通過循環(huán)NK細胞增強活化受體（NKG2D、NKp30）和顆粒酶B的表達。

結合T細胞和NK細胞的聯(lián)合療法

對在小鼠模型系統(tǒng)中有效治療腫瘤的聯(lián)合療法已經(jīng)確定了四種藥物的組合，簡稱AIPV，其由抗腫瘤抗體（A）、延長半衰期的IL-2（I）、抗PD-1（P）和肽疫苗（V）組成。該方案可以進一步簡化為單劑量AIP（抗腫瘤抗體、IL-2和PD-1抗體）。

單劑量AIP治療可誘導快速早期反應，NK細胞和巨噬細胞發(fā)揮顯著作用，包括促炎性趨化因子和細胞因子的表達上調。腫瘤結合抗體和延長半衰期的IL-2有助于早期NK細胞活化，這使得能夠招募DC和CD8+T細胞，從而使腫瘤對ICB更敏感。

此外，天然免疫刺激物也提供活化CD8+T細胞和NK細胞的機會。STING激動劑在小鼠模型中誘導由CD8+T細胞和NK細胞介導的強大抗腫瘤反應。STING激動劑通過動員T細胞和NK細胞，與IL-2顯示出強烈的協(xié)同作用，以對抗MHC-I缺陷和MHC-I陽性小鼠腫瘤。

小結

最近的研究表明，腫瘤中T細胞的生物學與NK細胞的生物學高度相關。NK細胞在T細胞介導的腫瘤免疫中發(fā)揮著重要作用，通過招募DC細胞并支持其生存。盡管NK細胞和T細胞屬于免疫系統(tǒng)的固有和適應性分支，但它們也共享重要的活化和抑制受體配體系統(tǒng)，為免疫治療提供了機會。

未來的研究應該著重于調查DC細胞、NK細胞和T細胞在小鼠和人類腫瘤中形成的環(huán)境生態(tài)位，并確定抑制NK細胞和T細胞募集的分子機制及其在腫瘤中的功能。對人類腫瘤的這些特征更深入的分子理解可能會發(fā)現(xiàn)新的免疫治療靶點，并指導有效參與DC、NK細胞和T細胞的聯(lián)合療法的開發(fā)。

參考文獻：

1.Designing Cancer Immunotherapies That Engage T Cells and NK Cells. Annu Rev Immunol.2022 Nov 29.